Elektromagnetické vlnenie
1. Charakterizujte podstatu a vlastnosti elektromagnetického vlnenia.
Riešenie:
Každá zmena magnetického poľa vyvoláva vznik premenlivého elektrického poľa. Každá zmena elektrického poľa vyvoláva vznik premenlivého magnetického poľa. Magnetické a elektrické pole existujú vždy súčasne a tvoria elektromagnetické pole, ktoré sa šíri priestorom rýchlosťou c = 3.108m.s-1
2.
Charakterizujte jednotlivé druhy elektromagnetického žiarenia.
- Rádiové žiarenie
- Mikrovlny
- Infračervené žiarenie
- Viditeľné svetlo
- Ultrafialové žiarenie
- Röntgenové žiarenie
- Gama žiarenie
- Kozmické žiarenie
Riešenie:
3.
Vypočítajte rýchlosť elektromagnetického vlnenia vo vákuu a vo vode, ak pre vodu platí εr=81, μr = 1
Riešenie:
Rozbor:
Rýchlosť elektromagnetického vlnenia vo vákuu je c = 3.108m.s-1, vo vode v = 0,33.108m.s-1.
4.
Rádiokomunikačné pásmo VKV má frekvenčný rozsah 66MHz až 73MHz. Určite najmenšiu a najväčšiu vlnovú dĺžku elektromagnetického vlnenia v tomto pásme.
Riešenie:
Rozbor:
Vlnový rozsah v rádiokomunikačnom pásme VKV je od 4,1m do 4,5m.
5.
Určite dĺžku polvlnového dipóla, ktorý má kapacitu 10pF a indukčnosť 0,9μH.(c = 3.108m.s-1)
Riešenie:
Rozbor:
Polvlnový dipól má dĺžku l = 2,826m.
6.
Oscilačný obvod prijímača je naladený na príjem vysielania, ktoré je prenášané elektromagnetickým vlnením s vlnovou dĺžkou 5m. Určite indukčnosť cievky oscilačného obvodu, ak jeho kapacita je 20pF.
Riešenie:
Rozbor:
Indukčnosť cievky oscilačného obvodu je 0,3522μH.
7.
Oscilačný obvod vysielača sa skladá z cievky s L = 50μH a kondenzátora, ktorého kapacitu možno meniť od 60pF do 240pF. Určite interval vlnových dĺžok elektromagnetického vlnenia, v ktorom pracuje vysielač.
Riešenie:
Rozbor:
Vysielač pracuje v intervale vlnových dĺžok od 103,2m do 206,3m.
8.
Veľmi dlhé dvojvodičové vedenie je pripojené na zdroj striedavého napätia s amplitúdou 1V a frekvenciou 75MHz. Určite okamžité napätie medzi vodičmi vo vzdialenosti 5,5m od zdroja v okamihu, keď napätie zdroja je nulové.
Riešenie:
Rozbor:
Okamžité napätia sú u1 = –0,71V a u2 = 0,71V.
9.
Medzi dvoma dlhými vodičmi vznikne stojaté elektromagnetické vlnenie. Vodiče sú spojené naprázdno. V akej vzdialenosti od konca vodičov sa vytvorí
- a) kmitňa prúdu stojatého elektromagnetického vlnenia
- b) uzol prúdu stojatého elektromagnetického vlnenia
Riešenie:
10.
Elektromagnetický dipól na príjem vysielania vo vzduchu má dĺžku l = 1,8m. Určite jeho dĺžku na príjem elektromagnetického vlnenia s rovnakou frekvenciou vo vode. (εr = 81, μr = 1)
Riešenie:
Rozbor:
Dĺžka elektromagnetického dipólu vo vode je 20cm.
11. Jeden oscilačný obvod je charakterizovaný L1 = 3.10-3H a C1 = 2.10-6F, druhý L2 = 4.10-3H a C2 = 1.10-6F.
- Sú obvody vrezonancii?
- Ak nie sú, urobte nápravu.
Riešenie:
Rozbor:
L1 = 3.10-3H a C1 = 2.10-6F, L2 = 4.10-3H a C2 = 1.10-6F.
Podmienka rezonancie:
L1.C1 = L2.C2
3.10-3.H.2.10-6F = 4.10-3H.1.10-6F
6.10-6H.F = 4.10-9H.F - neplatí
Obvody nie sú v rezonancii. Na nápravu je viacero možností. Napríklad kondenzátor C2 = 1.10-6F nahradiť iným kondenzátorom C2 = 1,5.10-6F.
12.
Rádiové elektromagnetické vlny s vlnovou dĺžkou λ1 = 375m dopadajú na rozhranie dvoch prostredí. Uhol dopadu je α = 350, uhol lomu β = 330. Aká je vlnová dĺžka týchto vĺn λ2 v druhom prostredí?
Riešenie:
Rozbor:
Vlnová dĺžka v druhom prostredí je λ2 = 357m.
13. Pobavme sa malým testom:
Riešenie:
1B, 2C, 3A, 4C, 5B, 6A, 7B, 8C
14.V akej vzdialenosti od antény rádiolokátora je sledovaný objekt, ak sa odrazený signál vráti za 200 μs. Určite maximálnu frekvenciu impulzov rádiolokátora.
Riešenie:
- Sledovaný objekt je od antény rádiolokátora vzdialený 30 km.
- Maximálna frekvencia rádiolokátora je f = 5 kHz.
15.V televízii sa za 1 sekundu vymení 25 obrázkov, z ktorých každý sa rozkladá na 625 riadkov. Akou rýchlosťou postupuje svetelná stopa na obrazovke televízneho prijímača, ktorého riadok je 0,14m dlhý.
(Spiatočný chod lúča zanedbajte).
Riešenie:
Za 1 sekundu:
- a.) obrázkov ................25
- b.) riadkov....................25.625 = 15625 riadkov
- c. )metrov.....................15625.0,14m = 2187,5m
Svetelná stopa postupuje po obrazovke rýchlosťou v = 2,8 km.s-1
16.Vypočítajte frekvenciu elektromagnetického vlnenia, ktoré sa šíri vo vzduchu s vlnovou dĺžkou λ = 240m. Ako sa zmení vlnová dĺžka tohto vlnenia, ak prenikne do rovnorodého prostredia, kde sa šíri rýchlosťou 2.108m.s–1? ( f1 = f2 )
Riešenie:
Vlnová dĺžka sa zmenší o 80 metrov.
17. Určite základnú frekvenciu stojatého elektromagnetického vlnenia v dvojvodičovom vedení naprázdno dĺžky l = 1,5m, ktoré je ponorené do oleja.
Riešenie:
Frekvencia stojatého vlnenia v oleji je 71 MHz.
18. Dvojvodičové vedenie naprázdno je pripojené na zdroj vysokofrekvenčného napätia s frekvenciou 400 MHz. Akú dĺžku musí mať vedenie, aby na ňom vznikli štyri uzly vlnenia. (V mieste, v ktorom je pripojené na zdroj, je kmitňa napätia).
Riešenie:
Vedenie musí mať dĺžku l = 1,5 metra.
19. Dvojvodičové vedenie naprázdno má dĺžku l = 12m. Určite koľkokrát menšie sú amplitúdy napätia a prúdu v stojatej vlne vo vzdialenosti x = 5m od konca vedenia vzhľadom na amplitúdu napätia a prúdu v miestach, v ktorých sú kmitne. (l = λ/2).
Riešenie:
Pomery amplitúd sú: U0/Ux = 3,86, I0/Ix = 1,04
20. Pokusný vysielač vyžaruje elektromagnetické vlnenie s frekvenciou f = 428MHz. Vo vzdialenosti l = 3,5m od pólu vysielača je umiestená odrazová plocha. Pozdĺž spojnice odrazovej plochy a dipólu vysielača laborant premiesťuje dipól prijímača. Koľkokrát sa pri premiesťovaní signál zoslabí a opäť zosilní? ( Koľko krát sa v l nachádza λ/2 )
Riešenie:
Signál zoslabí a opäť zosilní 10 krát.
21.Podľa medzinárodnej dohody vysielajú lode núdzové volanie SOS na vlnovej dĺžke 600m. Zistite či na toto vysielanie môže byť použitá anténa s kapacitou C = 400pF a cievka s indukčnosťou L = 253μH.
Riešenie:
Anténa môže byť použitá, lebo f1 = f2 = 0,5MHz.